lc谐振式振动传感器的设计与实现

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1、中北大学2013届毕业设计说明书目录LC谐振式振动传感器设计及实现摘要本文在对各种硅微加速度传感器特点进行比较的基础上，选择了差分电容式硅微加速度传感器作为研究对象。在对其工作原理和相关制作工艺进行了阐述和研究之后，设计出了一种对称的“四梁－质量块”结构的差分电容式微加速度传感器。本文介绍了利用LC互感谐振原理来实现加速度信号的无线传输。用ANSYS有限元软件对加速度计的结构建立仿真模型。根据建立的差分电容式微加速度传感器的力学模型，利用有限元方法对其进行了静力学和动力学分析。最后，结合现有MEMS工艺，给出了差分电容式硅微加速度传感器的结构尺寸、工艺流程。关键词：MEMS，电容

2、式加速度传感器，有限元分析，LC互感谐振传感器第35页共31页中北大学2013届毕业设计说明书LCresonantvibrationsensordesignandrealizationAbstractInthedissertation,seriestypesofmicro-Siaccelerationsensorswerecomparedandthedifferentialcapacitiveonewaschosentobestudied.Afteritsprincipleand　　　　　　fabricationprocessrelatedwereexpounded,asymme

3、tric“fourcantileverbeams-mass”structurewasdesigned,whichischaracterizedbybetterlinearityandsensitivitycomparedwiththetraditionaldeformable-membranesensor.Besides,itintroducesthemutualinductanceusingLCresonanceprincipletoachievethewirelesstransmissionofaccelerationsignal.Modeloftheacceleromete

4、rstructurewasestablishedbyANSYSfiniteelementsoftware.Afterthemechanicsmodelofthedifferentialcapacitiveaccelerationsensorwasmade,finiteelementmethodwasusedtosimulateitsbehavior,bothstaticanddynamic.Finally,basedontheMEMStechnologypresented,thestructuraldimension,fabricatingprocesswereintroduce

5、d.Keywords:MEMS,thecapacitanceaccelerationsensor,finiteelementanalysis,LCmutualinductanceresonantsensor第35页共31页中北大学2013届毕业设计说明书1　绪言11.1　课题研究的背景及意义11.2　国内外研究现状11.3　本设计主要研究的内容22　LC谐振式振动传感器的设计32.1　传感器整体设计思路32.1.1　电容式传感器的常见检测电路32.1.2　加速度信号传输的实现42.1.3　振动信号远距离传输的实现42.2　微机械加速度计的模型62.2.1　微机械加速度计的力学模型

6、62.2.2　微机械加速度计的数学模型72.3　微机械电容式加速度计与电容改变方式的原理72.3.1　微机械电容式加速度计的工作原理72.3.2　电容的改变方式与工作原理82.4　LC谐振式振动传感器设计102.4.1　芯片材料的选择102.4.2　电感的设计112.4.3　电容的设计122.4.4　悬臂梁结构设计133　LC谐振式振动传感器的理论分析与计算153.1　传感器的有限元建模与分析153.2　“四梁－质量块”的静力学分析153.3　“四梁－质量块”模态分析163.4　“二梁－质量块”的静力学分析183.5　“二梁－质量块”的模态分析194　LC谐振式振动传感器的工艺流

7、程204.1　加工所需关键工艺204.1.1　光刻214.1.2　薄膜淀积214.1.3　离子注入224.1.4　腐蚀224.1.5　静电键合技术224.1.6　合金224．2　LC谐振式振动传感器工艺流程224.3　传感器的封装26第35页共31页中北大学2013届毕业设计说明书4.3.1　封装形式264.3.2　封装中需要注意的问题275　总结与展望285.1　总结285.2　展望28参考文献29致　谢31第35页共31页中北大学2013届毕业设计说明书１　绪言1.1　课题研